北京大學(xué)在鈣鈦礦太陽能電池方面取得重要進(jìn)展

近日，北京大學(xué)深圳研究生院信息工程學(xué)院周航長聘副教授課題組在國際綜合期刊Advanced Science上發(fā)表題為“Room Temperature Ionic Liquid Capping Layer for High Efficiency FAPbI3 Perovskite Solar Cells with Long-Term Stability”的文章，該研究使用醋酸正丁胺（BAAc）室溫沉積在鈣鈦礦層（FAPbI3）上，實(shí)現(xiàn)了24.76%的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）和高達(dá)1.19V的開路電壓（Voc）。此外，基于BAAc薄膜的鈣鈦礦太陽能微型組件的PCE達(dá)到20.47%，表明該方法對于制備大面積、均勻、高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜是有效的。

離子液體鹽作為鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的添加劑時，可以提高太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。然而，離子液體作為添加劑的成功與否高度依賴于前驅(qū)體配方和鈣鈦礦結(jié)晶過程，這給工業(yè)規(guī)模的實(shí)施帶來了挑戰(zhàn)。在本研究中，一種室溫旋涂的離子液體—醋酸正丁胺（BAAc），被證實(shí)是一種理想的鈣鈦礦（FAPbI3）薄膜鈍化劑。與其他鈍化方法相比，室溫BAAc封蓋層（BAAc RT）對FAPbI3鈣鈦礦表面缺陷的鈍化更加均勻和徹底。此外，它為空穴提取提供了更好的能級匹配。結(jié)果表明，具有BAAc封蓋層的n-i-p鈣鈦礦太陽電池的PCE為24.76%， Voc為1.19V，Voc損耗約330mV。采用BAAc RT制備的鈣鈦礦微型組件（有效面積12cm2）的PCE達(dá)到20.47%，證明了該方法制造大面積鈣鈦礦太陽能電池的有效性和可行性。此外，BAAc鈍化層還提高了未封裝的FAPbI3鈣鈦礦太陽能電池的長期穩(wěn)定性，在室溫下相對濕度為35%的空氣環(huán)境中儲存時，T80壽命可達(dá)3500小時。

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周航為該論文通訊作者，信息工程學(xué)院博士生婁強(qiáng)為論文的第一作者，博士生陳彤，碩士生徐鑫鑫、呂雪晴、仇麗雯，博士后徐政杰以及國家納米中心周二軍研究員，香港科技大學(xué)林彥宏教授，深圳大學(xué)李貴君教授也在工作中作出了重要貢獻(xiàn)。這項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金、深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目的資助。

相關(guān)鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202400117